A. PKK’nın Tarihçesi
3. Ortadoğu’da Değişen Konjonktür ve PKK’nın Güçlenmesi
A análise da evolução microestrutural durante os tratamentos termomecânicos foi feita utilizando técnicas de microscopias ótica e eletrônica de varredura. Através de microscopia ótica, com o auxílio de um sistema de análise de imagens analySIS PRO 3.1, foram medidos os tamanhos dos grãos ferríticos. O procedimento adotado para o tratamento aplicado às imagens para obter os valores de diâmetro médio de tamanho de grão é mostrado na rotina abaixo.
1º. Abrir uma imagem existente no banco de dados
2º. Definie-se o filtro separator (contorno dos grãos), seguindo os comandos:
↳ Oper;
↳ Define Filter;
↳ Separator...
3º. Aplica-se o filtro separator (contorno dos grãos), seguindo os comandos:
↳ Oper;
↳ Filter;
↳ Separator
4º. Definie-se o filtro NxN (resolução dos novos contornos de grão), seguindo os comandos:
↳ Oper;
↳ Define Filter;
5º. Aplica-se o filtro NxN (resolução dos novos contornos de grão), seguindo os comandos:
↳ Oper;
↳ Filter;
↳ NxN...
6º. Ajusta-se o contraste da imagem gerada:
↳ Oper;
↳ Intensity;
↳ Equalize Contrast
7º. Aplica-se o comando para identificar faixas de tamanhos de grãos com diferentes cores:
↳ Oper;
↳ Color Separation;
↳ Intensity..
8º. Informa-se o aumento (objetiva e ocular) usado durante a captura da imagem original:
↳ Image;
9º. Selecionam-se os dados que serão detectados, por intermédio de uma rotina previamente definida:
↳ Analysis;
10º. Selecionam-se os parâmetros a serem medidos, por intermédio de uma rotina previamente definida:
↳ Analysis;
↳ Define Measurements...
11º. Aciona-se o comando detect (iniciam-se as medidas desejadas):
↳ Analysis;
12º. Selecionam-se os resultados desejados:
↳ Analysis;
↳ Particle Results
13º. Seleciona-se os dados da planilha importando-os para o Excel e em seguida tratá-los.
Na Figura 3.9 é mostrado um exemplo da seqüência do tratamento e processamento de imagens através do software analySIS PRO 3.1.
(a) (b)
(c)
Figura 3.9 Ilustração do processamento de imagens utilizado para medidas do tamanho de grão - (a) fotomicrografia ótica capturada por câmera digital; (b) reconstrução dos contornos de grão após o uso de filtros; (c) mapeamento de grãos por faixa de tamanhos definidos.
As imagens processadas apresentam famílias de grãos, onde, por exemplo, na Figura 3.9c, os grãos em vermelho possuem tamanhos de até 1 μm, os verdes de 1 a 2 μm e os azuis compreendem a faixa de 2 a 3 μm.
Utilizando a técnica de microscopia eletrônica de varredura (MEV) pode-se comprovar o tamanho de grão medido por microscopia ótica. O mesmo procedimento foi utilizado para a preparação de amostras para microscopia ótica e eletrônica de varredura. Após as etapas de lixamento e polimento convencionais, as amostras foram atacadas com Nital 3% e, em seguida, foram repolidas e reatacadas, alternadamente, por mais três vezes. Esta seqüência de ataque e polimentos permitiu realçar os contornos de grão/subgrão e as partículas de cementita.
Técnica de EBSD (Electron Backscattering Diffraction)
A técnica de EBSD permite que um MEV possa ser usado para avaliar a microestrutura de uma amostra baseado na análise cristalográfica. Esta é uma técnica quantitativa que revela tamanho de grão, natureza dos contornos de grãos, orientação dos grãos, textura e identifica fases. Seu uso possibilita a análise de amostras centimétricas com grãos de tamanho milimétricos, assim como filmes de folha fina com grãos nanométricos. A resolução angular nominal é de ~0,5 grau, e a resolução espacial está relacionada com a resolução do MEV, podendo distinguir grãos de 10 nm em microscópios de maior resolução. O tamanho da amostra depende de considerações geométricas, tal como da capacidade de manipulação de amostra do MEV, e o tempo gasto com a realização da análise [55].
A aplicação mais comum desta técnica é a determinação de relações locais entre microestrutura e cristalografia. Permitindo, por exemplo, correlacionar diretamente a orientação cristalográfica de grãos individuais em uma amostra. A técnica envolve a coleta e indexação de padrões de Kikuchi
retroespalhados de algum grão particular no qual o feixe de elétrons do MEV está incidindo [31,55]. As figuras de pólo podem ser desenvolvidas pela coleta de um grande número de linhas padrões de Kikuchi de alguns grãos individuais de uma área de interesse da amostra. Os ângulos de misorientação (ou desorientação) entre grãos individuais adjacentes, em uma mesma amostra, são calculados a partir da comparação das orientações de dois grãos adjacentes. Os dados requeridos para análise microestrutural quantitativa usando EBSD são obtidos na forma de mapas de orientação ou usando linhas de varredura. Os parâmetros críticos para tais aplicações são a velocidade de aquisição de dados e as resoluções espacial e angular do equipamento. O sistema de EBSD é representado esquematicamente na Figura 3.10.
Entrada digital e unidade de controle do feixe Plataforma de controle Detetor de elétrons retroespalhados Controle do feixe Amostra Película refrigerante da câmera de vídeo Tela fosforescente Microcomputador
Figura 3.10 Ilustração esquemática de um sistema de EBSD acoplado ao MEV.
A preparação de amostras para análise de EBSD requer grande atenção. As informações oriundas da difração de elétrons retroespalhados, que são usadas por esta técnica, são resultantes da região localizada logo abaixo
da superfície do material – por convenção diz-se abaixo da superfície. Portanto, durante a preparação das amostras é necessário que se tenha um perfeito polimento sem que ocorra a formação de filmes e a deformação plástica da superfície. O procedimento convencional de preparação metalográfica deve ser seguido nas etapas de lixamento e polimento inicial das amostras. O polimento final pode ser mecânico ou eletrolítico e os abrasivos devem se adequar ao material, considerando sua dutilidade ou condição de processamento [31,55]. Neste trabalho, os aços IF e Cosar 60 foram polidos pelo processo mecânico, com auxílio de uma politriz automática, utilizando sílica coloidal diluída em água como abrasivo. As amostras foram previamente atacadas com Nital 3% para facilitar a localização e escolha das regiões analisadas.
o
Α 500
Através da técnica EBSD, o tamanho médio dos grãos/subgrãos e os ângulos de desorientação entre subgrãos/grãos podem ser determinados. Por se tratar de amostras com estrutura de grãos muito pequenos, foi necessário usar um MEV de alta resolução. As imagens de elétrons secundários foram obtidas a partir de dois microscópios eletrônicos de varreduras; um Zeiss, modelo DSM 940A e um Philips, modelo XL30-FEG (30KV). Por possuir um sistema de EBSD da marca TSL, modelo MSC 2200, o segundo equipamento também foi utilizado para realizar as medidas de EBSD.
4 RESULTADOS
Os resultados obtidos neste trabalho podem ser separados em 5 conjuntos associados a: (i) determinação da temperatura de início de transformação α→γ; (ii) condicionamento microestrutural; (iii) etapa exploratória – ensaios de torção isotérmicos e contínuos; (iv) etapa central – ensaios de torção isotérmicos interrompidos; (v) deformação de um aço referência (IF).
4.1 Determinação da Temperatura de Início de Transformação α→γ
Dilatometria
A Figura 4.1 mostra uma curva resultante do ensaio dilatométrico, onde na abscissa está representada a temperatura em graus Celsius e na ordenada a variação dimensional (dL/L0) do corpo de prova.
0 100 200 300 400 500 600 700 800 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 em resfriamento em aquecimento dL/ L o [x10 -3 ] Temperatura [oC]
Figura 4.1 Curva resultante apresentada pelo equipamento de ensaio de dilatrometria.
A curva resultante do ensaio de dilatometria, apresentada na Figura 4.1, permite aplicar os métodos da derivada e da reta tangente para determinar o valor da temperatura de início de transformação de fase. A Figura 4.2 ilustra graficamente como estes métodos são aplicados.
Aplicando os métodos da derivada e da reta tangente, nas curvas resultantes dos ensaios de dilatometria, obtiveram-se valores da temperatura de início de transformação de fase para cada experimento do aço Cosar 60, cujos valores médios estão indicados na Tabela 4.1.
(a)
(b)
Figura 4.2 Determinação de Ae1 (Cosar 60) pelos métodos da tangente (a) e da
Calorimetria
As curvas resultantes dos ensaios de calorimetria estão apresentadas na Figura 4.3. Utilizando-se do método das tangentes sobre as curvas resultantes destes ensaios, foi possível calcular os valores das temperaturas de transformação, os quais estão plotados na Figura 4.4 e descritos na Tabela 4.1.
600 625 650 675 700 725 750 775 800 825 850 875 900 925 950 2,0*10-3μ V*min/ºC*g sin a l do DS C temperatura (ºC) aquecimento 01 K/min 05 K/min 20 K/min 40 K/min
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 700 710 720 730 740 750 760 T em per at ur a [ o C]
Taxa de Aquecimento [oC/min]
Figura 4.4 Variação da temperatura de transformação de fase com a taxa de aquecimento.
Thermo-Calc®
A Figura 4.5 apresenta isopletas Fe–C e a variação da proporção das fases em função da temperatura para o aço Cosar 60, sendo que o valor calculado para a temperatura de transformação de fase em equilíbrio está apresentado na Tabela 4.1.
(a) (b)
Figura 4.5 Resultados obtidos com o Software Thermo-Calc®: (a) diagrama de fases (em equilíbrio) e (b) proporção de fases presentes em função da temperatura, ambos calculados para o aço Cosar 60.
Tabela 4.1 Valores de Ae1 determinados a partir das técnicas indicadas.
Técnica Taxa de Aquecimento Temperatura (°C)
Dilatometria 1,0 °C/min 715
Calorimetria 40,0 oC/min 752
Calorimetria 20,0 oC/min 725
Calorimetria 5,0 oC/min 716
Calorimetria 1,0 oC/min Não detectado
Thermo-Calc equilíbrio 706
Observando a Tabela 4.1, vê-se que os resultados obtidos são bastante próximos. Com os ensaios dilatométricos foi encontrada a temperatura de 715 °C para a taxa de aquecimento de 1 °C/min. Embora no ensaio
calorimétrico realizado a 1°C/min não tenha sido possível detectar a transição de fase, devido à forma da curva obtida, extrapolando os dados mostrados na Figura 4.4 nota-se que em condições de equilíbrio ter-se-ia um valor próximo a 708 °C, que é bastante próximo do valor calculado pelo Thermo-Calc®.
Baseado nos dados descritos acima, optou-se pela escolha de temperatura de 685 °C para a realização dos tratamentos térmicos de revenimento e para os ensaios de deformação a morno. Embora os tratamentos térmicos de revenimento sejam bastante longos, a diferença de temperatura de 20 a 25 °C é suficiente para garantir que não ocorra a transformação de fase durante os ensaios, mesmo considerando que o controle do forno utilizado é do tipo PID. Por outro lado, cálculos do aquecimento adiabático realizados anteriormente em experimentos bastante semelhantes aos atuais mostraram que o aumento da temperatura durante os ensaios é no máximo igual a 20 °C [56].
4.2 Condicionamento Microestrutural
O condicionamento da microestrutura do aço Cosar 60 foi realizado sob o seguinte histórico térmico: inicialmente o material foi austenitizado a 900 oC, por 30 minutos, em seguido foi temperado água e, por fim, foi submetido ao revenimento (685 oC), o qual foi realizado em diferentes tempos.
As fotomicrografias, obtidas através de microscopia ótica, mostradas na Figura 4.6 ilustram a evolução da microestrutura com o tempo de revenimento. Em 4.6a tem-se a microestrutura do material como recebido, composta de ferrita e perlita, que será chamada daqui para frente de microestrutura de partida. A Figura 4.6b mostra que a microestrutura resultante da têmpera consiste de martensita na forma de ripas. Após a têmpera, as amostras foram revenidas a 685 °C por tempos variando de 30 minutos a 48 horas.
(a) (b)
(c) (d)
(e) (f)
Figura 4.6 Fotomicrografias óticas mostrando a evolução do condicionamento microestrutural do aço Cosar 60 – (a) microestrutura de partida, (b) amostra temperada e amostras revenidas por: (c) 1 h, (d) 12 h, (e) 24 h, e (f) 48 h.
As Figuras 4.6c a 4.6f mostram a evolução microestrutural, indicando que a estrutura martensitica é paulatinamente substituída por uma estrutura ferrítica com esferóides de cementita.
Após 1 hora de revenimento, a microestrutura fina passou ter cementita precipitada em seus contornos, como pode ser observado na Figura 4.6c. Em 4.6d nota-se uma diferença marcante na microestrutura; ocorreu a eliminação de contornos de ripas de martensita e a precipitação de Fe3C mostrou-se mais
evidente no interior dos grãos. Por fim, com maiores tempos de revenimento o coalescimento das partículas de cementita é pronunciado; nota-se em 4.6e e 4.6f a presença de grandes partículas de Fe3C e a completa ausência da
microestrutura fina resultante da têmpera.
Visando analisar detalhes da evolução microestrutural, foram realizadas observações através de microscopia eletrônica de varredura. A Figura 4.7 indica as mudanças ocorridas na microestrutura após os tempos de 12, 24 e 48 horas de revenimento. Nota-se em 4.7a a existência de grande quantidade de contornos de ripas de martensita com a formação de precipitados preferencialmente nestes contornos. Nas Figuras 4.7b e 4.7c é notória a diminuição dos contornos e o aumento do tamanho das partículas, especialmente após 48 horas. Assim, o tempo de revenimento mostrou-se fortemente influente sobre os fenômenos de formação e coalescimento dos esferóides de cementita.
(a) (b)
(c)
Figura 4.7 Fotomicrografias de MEV das amostras temperadas e revenidas, do aço Cosar 60, por: (a) 12 horas ; (b) 24 horas e (c) 48 horas.
As medidas de dureza Rockwell C foram realizadas durante todo o desenvolvimento do trabalho; desde o recebimento do material, como em todas as amostras após cada etapa de tratamento térmico.
A Tabela 4.2 mostra os valores de dureza, referente ao aço Cosar 60 na condição inicial (como recebido) e após o tratamento de têmpera.
Tabela 4.2 Aumento de dureza do aço Cosar 60 após têmpera em água.
Condição Dureza Rockwell C [HRC] Desvio Padrão [+/-]
Como recebido 33,7 2,0
Temperado 56,1 2,4
Embora o aço utilizado não apresente um elevado teor de carbono, a austenitização à temperatura de 900 oC permitiu obter uma elevada dureza após a têmpera em água. Assim, partindo de uma microestrutura presumidamente fina e repleta de discordâncias, iniciou-se a etapa de esferoidização das amostras por meio do tratamento térmico de revenimento. Os valores medidos em função dos tratamentos térmicos estão apresentados na Tabela 4.3 e representados graficamente na Figura 4.8.
Tabela 4.3 Valores de dureza do aço Cosar 60 após diferentes tempos de revenimento a 685 oC.
Tempo de Revenimento [h] Dureza Rockwell C [HRC] Desvio Padrão [+/-]
0,5 43,3 4,2 1,0 39,3 2,1 2,0 34,5 1,6 6,0 32,3 1,7 12,0 26,5 2,7 24,0 17,9 1,7 48,0 8,6 1,4
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 D u re z a [H R C ] Tempo de revenimento [h]
Figura 4.8 Variação da dureza com o tempo de tratamento térmico após a têmpera - aço Cosar 60.
Embora alguns cuidados tenham sido tomados ao fazer os ensaios de dureza, como a limpeza da superfície das amostras, deve-se ter em mente que houve a descarbonetação superficial, particularmente nas amostras submetidas a tratamentos mais longos. Assim, pode-se esperar que os valores de dureza medidos, particularmente para os tempos longos, devem ser algo menores que os reais.